EP2824373B1 - Kupplung für einen Stellungsregler - Google Patents
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- EP2824373B1 EP2824373B1 EP14176793.9A EP14176793A EP2824373B1 EP 2824373 B1 EP2824373 B1 EP 2824373B1 EP 14176793 A EP14176793 A EP 14176793A EP 2824373 B1 EP2824373 B1 EP 2824373B1
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Definitions
- the invention relates to a coupling for a positioner for coupling a positioner to a control valve.
- a positioner requires the position of the actuator of the control valve for position control.
- a clutch is used, in particular in a mechanical transmission.
- the DE 10 2005 003 771 A1 describes the coupling of a control valve to a position sensor of a positioner. According to this, a transmission device is provided, which can be fixed in a mounting position for ease of assembly. After release of the transmission device, a fault-free operation can be ensured, since sufficient freedom of movement in the positioner is available after assembly.
- the invention has for its object to provide a coupling that provides an initial mounting position and is suitable for both rotary and diaphragm drives.
- a clutch according to the invention for connecting an actuator to a positioner comprises a first component, which is in particular connectable to a positioner housing, a second component, which is in particular connectable to the control armature, and a spring-loaded carrier, which is resiliently connected to the first component. Furthermore, the second component is arranged rotatably relative to the first component, wherein the second component in a first direction of rotation - freewheeling - and one of these opposite second direction of rotation - locking direction - is rotatable.
- the second component has a guide means, which is designed such that the spring-loaded carrier during rotation of the second component in the freewheeling direction is not engaged with the guide means arrives.
- the guide means is designed so that upon rotation of the second component in the reverse direction of the driver engages with the guide means. In this way, the spring-loaded carrier is taken by the guide means in the reverse direction against a spring force.
- the first component has a first abutment surface on which the spring-loaded driver in its initial position - during rotation of the second component in the freewheeling direction - is applied. This position ensures easy assembly as an adjusted engagement is possible in a fixed position.
- the first component has a second stop surface, against which the spring-loaded carrier is guided by the guide means on the second component during rotation in the reverse direction.
- the second stop surface of the spring-loaded carrier is guided such that upon rotation in the reverse direction of the guided by the guide means of the second component spring-loaded carrier is moved such that against a spring force of the engagement of the spring-loaded carrier is solved with the guide means.
- an overload protection is provided, which prevents the destruction of the spring bias in the direction of rotation generating element by releasing the engagement.
- a clutch which has a range of spring-loaded bias in a first direction of rotation and over-rotation in this direction an overload protection is provided, and there is a kind of idle rotation in the opposite direction. Due to the defined starting point, there is a clear mounting position.
- the first component may be arranged coaxially with the second component.
- the spring-loaded driver may be formed as a free spring leg of a leg spring.
- the leg spring is fixed with its first end to the first component and is issued with its second end, free spring leg, which acts as a driver and can engage with the guide means of the second component.
- the second component has a guide means in the form of a survey in the direction of the first component.
- This survey has a flank in the freewheeling direction and drops steeply in the reverse direction.
- the free spring leg is taken in this way by the survey during rotation of the second component in the reverse direction, as exerted by the leg spring both a force in the axial direction and in the tangential direction.
- the first component on its second stop surface on an overload ramp which is designed such that upon rotation of the second component in the reverse direction of the free spring leg is pushed so far in the direction of the first component until the free spring leg slides away over the survey , In this way, an overload protection can be ensured that the free spring leg is guided against its axially acting force on the survey.
- such an overload ramp may be formed in unit with the second stop of the first component.
- a coaxial with both components lying ring is provided between the first component and the second component. This is rotatably guided relative to the first component and the second component.
- the ring has a first ring stop, which has a first ring stop surface in the freewheeling direction, which can be brought into contact with the first stop face of the first component in the freewheeling direction.
- the first ring stop abuts with its second ring stop surface in its initial position on the free spring leg.
- the ring stop thus lies between the first stop of the first component and the free spring leg.
- a ring may be provided between the first component and the second component, which is guided coaxially rotatable relative to the first and second component.
- the ring has a second ring stop, which forms in the reverse direction rising the overload ramp and forms an annular stop surface in the further course, which is in contact with the second stop surface of first component can be brought.
- the free spring leg can be guided on the ring, wherein the ring is rotated in the reverse direction until the ring stop surface abuts against the second stop surface of the first component. Further rotation of the second component then forces the free spring leg on the overload ramp of the ring, whereby the free spring leg is released from engagement with the collection of the second component.
- a particularly advantageous embodiment results for a coupling in which coaxially between the first component and the second component, a ring is provided which is rotatably guided relative to the first component and the second component.
- the ring can be provided with a first ring stop, which has a first ring stop surface in the freewheeling direction, which can be brought into contact with the first stop face of the first component in the freewheeling direction.
- the first ring stop is located in a starting position between the free spring leg and the first stop surface of the first component.
- the ring also includes a second ring stop which is spaced from the first ring stop in the reverse direction and the second ring stop ramps upwards to form the overload ramp and subsequently forms a second ring stop surface which can be brought into contact with the second stop surface of the first component.
- the leg spring may be arranged such that the leg spring axis is coaxial with the first and second component.
- the leg spring axis is coaxial with the first and second component.
- the first component may be partially cylindrical, wherein the cylindrical part extends through the core of the leg spring. This provides support for the leg spring.
- the elevation of the second component can extend radially inward to the abutment surfaces of the first component.
- the leg spring can span the first component, wherein the free spring leg is directed as a driver inward and can be taken in this way upon rotation in the reverse direction of the survey against the spring force of the leg spring.
- the invention relates to a positioner, wherein the positioner comprises a coupling described above, via which the positioner can be connected to a control valve.
- the coupling according to the invention in the positioner, a universal positioner can be provided, which can be used both for the control of rotary actuators and linear actuators, as are customary in particular in diaphragm actuators
- the clutch 10 comprises a first component 12 and a second component 14 rotatable relative to the first component. Furthermore, a driver 16 is provided, which is mounted spring-loaded relative to the first component 12. The effect of the spring load F1, F2 is shown by the arrows.
- the first component 12 has a first abutment surface 20 and a second abutment surface 22.
- the spring forces F1, F2 are selected such that upon rotation of the second component 14 in the freewheeling direction F, the spring-loaded driver 16 bears against the first stop surface 20.
- the second component 14 has a guide means 18 that, when rotated in the reverse direction S tangentially entrains the driver 16 against the spring force F2. In this area, the component 14 is acted upon by the bias of the spring F2. This applies to the area from the first stop surface 20 to the second stop surface 22.
- the driver 16 is deflected in such a way due to the rotational movement in the blocking direction S that it no longer engages in the guide means 18.
- the spring-loaded driver 16 after being deflected by the second abutment surface 22, again moves over the guide means 18 back to the first abutment surface 20. This in turn represents the starting position.
- the spring-loaded driver F1 acts radially on the spring-loaded driver 16, against which the spring-loaded driver 16 is displaced on the second stopper surface 22.
- a coupling for coupling a control valve is given to a positioner, which allows a movement behavior of a rotation in the freewheeling direction F in unlimited rotation angle, on the other hand at a rotation in the reverse direction S specifies a range with a spring preload. And still ensures overload protection when turning in the reverse direction S.
- Fig. 1a shows a schematic front view of a clutch 10 after Fig. 1
- the second component 14 is shown in such a way that it entrains the spring-loaded driver 16 against the spring force F2, whereby the spring force F1 acts against the first component 12 and holds the spring-loaded driver 16 in engagement with the second component 14.
- Fig. 2 shows a further embodiment of a coupling according to the invention for connecting a control device with the second component 14.
- the coupling comprises a cylindrical first component 12, to which a leg spring 30 is fastened. Coaxially with respect to the first component 12, a second component 14 is rotatably mounted. The second component 14 is rotatable relative to the first component 12 in a freewheeling direction F and in a blocking direction S.
- the first component 12 has at its left end a first abutment surface 20.
- the stop surface 20, as well as in Fig. 2a is represented forms the stop for a free spring leg 28 of the leg spring 30 in an initial position Fig. 2 and Fig.
- FIGS. 3a to 3c show schematic views of a coupling element in different rotational states.
- the coupling element 10 comprises a first component 12, a second component 14 rotatable relative thereto, and a ring 32 likewise arranged coaxially with respect to the first and second components 12, 14.
- the second component 14 has a guide element 24. This is suitable for rotation of the free spring leg 28 in rotation in the reverse direction S.
- the abutment surfaces 20, 22 of the first component 12 are configured such that they form a stop for the first ring stop 34 and the second ring stop 36.
- the ring 32 is interrupted and allows the free spring leg 28, a protrusion of the ring circumference to be engaged with the radially inner guide member 24 can be engaged (similar Fig. 2a ).
- a rotation of the second component 14 in the freewheeling direction F relative to the first component 12 is shown. Since the first ring stopper 34 is located between the first abutment surface 20 of the first component 12 and the free spring leg 28, the rotatable ring 32 is pressed in its initial position against the first abutment surface 20 of the first component 12. Upon rotation of the second component 14 in FIG Freewheeling direction F remains free spring leg 28 in the horizontal direction in this position.
- the guide member 24 is designed in the freewheeling direction F such that this does not block the rotation in this direction, but due to its ramp-shaped configuration, the displacement of the free spring leg 28 in the axial direction against the spring force F2 allows. In this way, a largely free rotation of the second component 14 in the freewheeling direction is possible.
- Fig. 3c shows a state upon rotation of the second component 14 in the reverse direction S relative to the first component 12.
- the free spring leg 28 is carried along by the driving element 24 against the spring force F2 as described above.
- the rotatable ring 32 is also rotated in the reverse direction S in this case.
- the ring is rotated until the second ring stopper 36 bears against the second abutment surface 22 of the first component 12.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kupplung für einen Stellungsregler zur Ankopplung eines Stellungsreglers an eine Stellarmatur.
- Ein Stellungsregler benötigt zur Positionsregelung die Position des Stellglieds der Stellarmatur. Zur Übertragung der Bewegung des Stellglieds der Stellarmatur auf den Stellungsreglers wird, insbesondere bei einer mechanischen Übertragung, eine Kupplung verwendet.
- Bei der Montage eines Positionsaufnehmers an einem Stellgerät ist es vorteilhaft, wenn dieser eine Montageposition aufweist. Die
DE 10 2005 003 771 A1 beschreibt die Ankopplung einer Stellarmatur an einen Positionsaufnehmer eines Stellungsreglers. Gemäß dieser ist eine Übertragungseinrichtung vorgesehen, die zur leichteren Montage in einer Montageposition fixierbar ist. Nach Freigabe der Übertragungseinrichtung kann ein fehlerfreier Betrieb gewährleistet werden, da nach der Montage ausreichend Bewegungsspielraum im Stellungsregler zur Verfügung steht. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Kupplung anzugeben, die eine initiale Montageposition bereitstellt und sich sowohl für Dreh- als auch Membranantriebe eignet.
- Eine erfindungsgemäße Kupplung zur Verbindung eines Stellantriebs mit einem Stellungsregler, umfasst ein erstes Bauteil, welches insbesondere mit einem Stellungsreglergehäuse verbindbar ist, ein zweites Bauteil, welches insbesondere mit der Stellarmatur verbindbar ist, und einen federbelasteten Mitnehmer, der federnd mit dem ersten Bauteil verbunden ist. Ferner ist das zweite Bauteil drehbar gegenüber dem ersten Bauteil angeordnet, wobei das zweite Bauteil in einer ersten Drehrichtung - Freilaufrichtung- und einer dieser entgegengesetzten zweiten Drehrichtung -Sperrrichtung - drehbar ist. Das zweite Bauteil weist ein Führungsmittel auf, das derart gestaltet ist, dass der federbelasteter Mitnehmer bei Drehung des zweiten Bauteils in Freilaufrichtung nicht mit dem Führungsmittel in Eingriff gelangt. Das Führungsmittel ist so gestaltet, dass bei Drehung des zweiten Bauteils in Sperrrichtung der Mitnehmer mit dem Führungsmittel in Eingriff gelangt. Auf diese Weise wird der federbelastete Mitnehmer von dem Führungsmittel in Sperrrichtung gegen eine Federkraft mitgenommen.
- Das erste Bauteil weist eine erste Anschlagsfläche auf, an welcher der federbelastete Mitnehmer in seiner Ausgangsposition - bei Drehung des zweiten Bauteils in Freilaufrichtung - anliegt. Diese Position gewährleistet eine einfache Montage da ein justierter Eingriff in einer festen Stellung ermöglicht wird.
- Ferner weist das erste Bauteil eine zweite Anschlagsfläche auf, gegen welche der federbelastete Mitnehmer durch das Führungsmittel am zweiten Bauteil bei Drehung in Sperrrichtung geführt wird. An der zweiten Anschlagsfläche wird der federbelastete Mitnehmer derart geführt, dass bei Drehung in Sperrrichtung der durch das Führungsmittel des zweiten Bauteils geführte federbelastete Mitnehmer derart bewegt wird, dass gegen eine Federkraft der Eingriff des federbelasteten Mitnehmers mit dem Führungsmittel gelöst wird. Auf diese Weise wird eine Überlastsicherung bereitgestellt, die durch lösen des Eingriffs eine Zerstörung des die Federvorspannung in Drehrichtung erzeugenden Elements verhindert. Durch die Beabstandung von erster zu zweiter Anschlagfläche kann die Größe des Bereichs in dem das zweite Bauteil gegen eine Federvorspannung bei Drehung in Sperrrichtung drehbar ist gewählt werden.
- Nach Lösung des Eingriffs bewegt sich der federbelaste Mitnehmer aufgrund der Federvorspannung wieder in seine Ausgangslage an die erste Anschlagsfläche zurück.
- Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine Kupplung geschaffen, welche in einer ersten Drehrichtung einen Bereich einer federbelasteten Vorspannung aufweist und bei Überdrehen in dieser Richtung eine Überlastsicherung vorgesehen ist, und bei Drehung in die entgegengesetzte Richtung eine Art Leerlauf vorliegt. Durch den definierten Ausgangspunkt liegt eine eindeutige Montageposition vor.
- In einer besonders kompakten Bauform der Kupplung kann das erste Bauteil koaxial zum zweiten Bauteil angeordnet sein. In dieser Ausgestaltung kann vorzugsweise der federbelastete Mitnehmer als freier Federschenkel einer Schenkelfeder ausgebildet sein. Insbesondere ist die Schenkelfeder mit ihrem ersten Ende am ersten Bauteil fixiert und mit ihrem zweiten Ende, freier Federschenkel ausgestellt ist, der als Mitnehmer fungiert und mit dem Führungsmittel des zweiten Bauteils in Eingriff gelangen kann.
- Bei der koaxialen Bauform der beiden Bauteile erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Bauteil ein Führungsmittel in Form einer Erhebung in Richtung des ersten Bauteils aufweist. Diese Erhebung weist in Freilaufrichtung eine Flanke auf und fällt in Sperrrichtung steil ab. Der freie Federschenkel wird auf diese Weise durch die Erhebung bei Drehung des zweiten Bauteils in Sperrrichtung mitgenommen, da durch die Schenkelfeder sowohl eine Kraft in axialer Richtung als auch in tangentialer Richtung ausgeübt wird. Ferner weist in dieser Ausgestaltung das erste Bauteil an seiner zweiten Anschlagsfläche eine Überlastrampe auf, die derart gestaltet ist, dass bei Drehung des zweiten Bauteils in Sperrrichtung der freie Federschenkel so weit in Richtung des ersten Bauteils geschoben wird, bis der freie Federschenkel über die Erhebung hinweggleitet. Auf diese Weise kann ein Überlastschutz dadurch gewährleitet werden, dass der freie Federschenkel gegen seine axial wirkende Kraft über die Erhebung geführt wird.
- Vorzugsweise kann eine solche Überlastrampe in Baueinheit mit dem zweiten Anschlag des ersten Bauteils ausgebildet sein.
- In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen erstem Bauteil und zweitem Bauteil ein koaxial zu beiden Bauteilen liegender Ring vorgesehen. Dieser ist drehbar gegenüber dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil geführt.
- Der Ring weist einen ersten Ringanschlag auf, der in Freilaufrichtung eine erste Ringanschlagsfläche besitzt, die mit der ersten Anschlagsfläche des ersten Bauteils in Freilaufrichtung in Kontakt bringbar ist. Der der erste Ringanschlag liegt mit seiner zweiten Ringanschlagsfläche in seiner Ausgangslage am freien Federschenkel an. Der Ringanschlag liegt somit zwischen dem ersten Anschlag des ersten Bauteils und dem freien Federschenkel. Dies hat den Vorteil, dass der Ringanschlag aus einem belastbareren Material gefertigt werden kann als das erste Bauteil. Durch den Ringanschlag ergibt sich insbesondere bei Anpassung an die erste Anschlagsfläche des ersten Bauteils, eine Dämpfung des bei Überlast zurückfedernden freien Federschenkels. Dadurch kann die Lebensdauer der Kupplung auf einfache Weise erhöht werden.
- Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann zwischen dem ersten Bauteil und zweiten Bauteil ein Ring vorgesehen sein, der koaxial drehbar gegenüber dem ersten und zweiten Bauteil geführt ist. Der Ring weist einen zweiten Ringanschlag auf, der in Sperrrichtung ansteigend die Überlastrampe bildet und im weiteren Verlauf eine Ringanschlagsfläche bildet, die in Kontakt mit der zweiten Anschlagsfläche des ersten Bauteils bringbar ist. Auf diese Weise kann der freie Federschenkel auf dem Ring geführt werden, wobei der Ring in Sperrrichtung so lange mitgedreht wird, bis die Ringanschlagfläche an der zweiten Anschlagfläche des ersten Bauteils anliegt. Eine weitere Drehung des zweiten Bauteils zwingt dann den freien Federschenkel auf die Überlastrampe des Rings, wodurch der freie Federschenkel aus dem Eingriff mit der Erhebung des zweiten Bauteils gelöst wird.
- Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich für eine Kupplung, bei welcher koaxial zwischen erstem Bauteil und zweitem Bauteil ein Ring vorgesehen ist, der drehbar gegenüber dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil geführt ist. Der Ring kann mit einem ersten Ringanschlag versehen sein, der in Freilaufrichtung eine erste Ringanschlagsfläche aufweist, die mit der ersten Anschlagsfläche des ersten Bauteils in Freilaufrichtung in Kontakt bringbar ist.
- Der erste Ringanschlag liegt in einer Ausgangslage zwischen dem freien Federschenkel und der ersten Anschlagsfläche des ersten Bauteils. Der Ring umfasst zudem einen zweiten Ringanschlag, der in Sperrrichtung beabstandet zum ersten Ringanschlag liegt und der zweite Ringanschlag in Sperrrichtung ansteigend die Überlastrampe bildet und im weiteren Verlauf eine zweite Ringanschlagsfläche bildet, die in Kontakt mit der zweiten Anschlagsfläche des ersten Bauteils bringbar ist. Auf diese Weise können die Vorteile eines ersten Ringanschlags zur Dämpfung der Rückfederung des freien Federschenkels und der mitdrehbaren Überlastrampe verbunden werden.
- Vorzugsweise kann die Schenkelfeder derart angeordnet sein, dass die Schenkelfederachse koaxial zu erstem und zweitem Bauelement liegt. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform der Kupplung erreicht.
- Gemäß einer weiteren Verbesserung kann das erste Bauteil teilweise zylinderförmig ausgebildet sein, wobei der zylinderförmige Teil den Kern der Schenkelfeder durchragt. Dies sorgt für eine Stützung der Schenkelfeder.
- In einer weiteren Ausgestaltung kann die Erhebung des zweiten Bauteils radial innenliegend zu den Anschlagsflächen des ersten Bauteils verlaufen. Auf diese Weise kann die Schenkelfeder das erste Bauteil umspannen, wobei der freie Federschenkel als Mitnehmer nach innen gerichtet ist und auf diese Weise bei Drehung in Sperrrichtung von der Erhebung gegen die Federkraft der Schenkelfeder mitgenommen werden kann. Dies erlaubt eine einfache Umsetzung der erfindungsgemäßen Kupplung.
- Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Stellungsregler, wobei der Stellungsregler eine zuvor beschriebene Kupplung umfasst, über welche der Stellungsregler mit einer Stellarmatur verbindbar ist. Durch die Integration der erfindungsgemäßen Kupplung in den Stellungsregler kann ein universeller Stellungsregler bereitgestellt werden, der sich sowohl für die Regelung von Drehantrieben als auch Linearantrieben, wie sie insbesondere bei Membranantrieben üblich sind verwendbar sind
- Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
- In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugzeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugzeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht einer Kupplung zur Anbindung einer Stellarmatur;
- Fig. 1a
- eine schematische Vorderansicht einer Kupplung;
- Fig. 2
- eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kupplung;
- Fig. 2a
- eine schematische Draufsicht auf eine Kupplung gemäß
Fig. 2 ; - Fig. 3a
- eine schematische Ansicht eines Kupplungselements;
- Fig. 3b
- eine schematische Ansicht eines Kupplungselements, und
- Fig. 3c
- eine schematische Ansicht eines Kupplungselements.
- Fig. 1
- zeigt eine schematische Ansicht einer Kupplung zur Anbindung einer Stellarmatur an einem Stellungsregler.
- Die Kupplung 10 umfasst ein erstes Bauteil 12 sowie ein relativ zum ersten Bauteil drehbares zweites Bauteil 14. Ferner ist ein Mitnehmer 16 vorgesehen, welcher gegenüber dem ersten Bauteil 12 federbelastet gelagert ist. Die Wirkung der Federbelastung F1, F2 ist anhand der Pfeile dargestellt.
- Ferner weist das erste Bauteil 12 eine erste Anschlagsfläche 20 sowie eine zweite Anschlagsfläche 22 auf. Die Federkräfte F1, F2 sind derart gewählt, dass bei einer Drehung des zweiten Bauteils 14 in Freilaufrichtung F der federbelastete Mitnehmer 16 an der ersten Anschlagsfläche 20 anliegt. Das zweite Bauteil 14 weist ein Führungsmittel 18 auf, dass bei Drehung in Sperrrichtung S den Mitnehmer 16 gegen die Federkraft F2 tangential mitnimmt. In diesem Bereich ist das Bauteil 14 mit der Vorspannung der Feder F2 beaufschlagt. Dies gilt für den Bereich von ersten Anschlagsfläche 20 bis zur zweiten Anschlagsfläche 22. An der zweiten Anschlagsfläche 22 wird aufgrund der Drehbewegung in Sperrrichtung S der Mitnehmer 16 derart abgelenkt, dass dieser nicht mehr länger in das Führungsmittel 18 eingreift. Dadurch bewegt sich der federbelastete Mitnehmer 16 nach Ablenkung durch die zweite Anschlagsfläche 22 über das Führungsmittel 18 hinweg wieder zurück zur ersten Anschlagsfläche 20. Dies stellt wiederum die Ausgangsposition dar.
- Um den Eingriff während der Drehung zu garantieren, wirkt auf den federbelasteten Mitnehmer 16 radial die Federkraft F1, gegen welche der federbelastete Mitnehmer 16 an der zweiten Anschlagsfläche 22 verdrängt wird.
- Auf diese Weise ist eine Kupplung zur Ankupplung einer Stellarmatur an einen Stellungsregler gegeben, die ein Bewegungsverhalten einer Drehung in Freilaufrichtung F in unbegrenztem Drehwinkel ermöglicht, auf der anderen Seite bei einer Drehung in Sperrrichtung S einen Bereich mit einer Federvorspannung vorgibt. Und trotzdem einen Überlastschutz bei Drehung in Sperrrichtung S gewährleistet.
-
Fig. 1a zeigt eine schematische Vorderansicht einer Kupplung 10 nachFig. 1 , wobei hier das zweite Bauteil 14 derart dargestellte ist, dass es den federbelasteten Mitnehmer 16 gegen die Federkraft F2 mitnimmt, wobei auch die Federkraft F1 gegenüber dem ersten Bauteil 12 wirkt und den federbelasteten Mitnehmer 16 in Eingriff mit dem zweiten Bauteil 14 hält. -
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kupplung zur Verbindung eines Stellgerätes mit dem zweiten Bauteil 14. Gemäß der Ausgestaltung vonFig. 2 umfasst die Kupplung ein zylinderförmiges erstes Bauteil 12, an welchem eine Schenkelfeder 30 befestigt ist. Gegenüber dem ersten Bauteil 12 ist koaxial ein zweites Bauteil 14 drehbar gelagert. Das zweite Bauteil 14 ist gegenüber dem ersten Bauteil 12 in einer Freilaufrichtung F und in eine Sperrrichtung S drehbar. Das erste Bauteil 12 weist an seinem linken Ende einer ersten Anschlagsfläche 20 auf. Die Anschlagsfläche 20, wie sie auch inFig. 2a dargestellt ist, bildet in einer Initialposition den Anschlag für einen freien Federschenkel 28 der Schenkelfeder 30. InFig. 2 und Fig. 2a ist eine Situation dargestellt, bei der das zweite Bauteil 14 in Sperrrichtung S gegenüber dem ersten Bauteil 12 gedreht wird. Hierbei wird der freie Federschenkel 28 der Schenkelfeder 30 von einem am zweiten Bauteil 14 angeordneten Führungsmittel 24 entgegen der Federkraft F2 mitgenommen. Die in axialer Richtung wirkende Federkraft F1 sorgt für die Aufrechterhaltung des Eingriffs des freien Federschenkels 28 mit dem Führungselement 24. In Sperrichtung S ist das zweite Bauteil 14 gegen die Federkraft F solange bewegbar bis der freie Federschenkel 28 an die zweite Anschlagsfläche 26 des ersten Bauteils 12 anliegt. Bei einer Weiterdrehung in Sperrrichtung S des zweiten Bauteils 14 gegenüber dem ersten Bauteil 12 wird der freie Federschenkel 28 auf die Überlastrampe 26 des ersten Bauteils 12 gegen die Federkraft F1 hinaufgeschoben, wonach im Ergebnis das Führungselement 24 unter dem freien Federschenkel 28 hindurch gleitet, woraufhin der freie Federschenkel 28 durch die Vorspannkraft F2 wieder gegen die erste Anschlagsfläche 20 gedrückt wird. - In
Fig. 2a ist gut zu erkennen, dass aufgrund der radialen Innenlage des Führungselements 24 gegenüber der Überlastrampe 26 der Überlastschutz auf einfache Weise realisierbar ist. - Die
Figuren 3a bis 3c zeigen schematische Ansichten eines Kupplungselements in verschiedenen Drehzuständen. Das Kupplungselement 10 umfasst ein erstes Bauteil 12, ein relativ zu diesem drehbares zweites Bauteil 14 sowie einen ebenfalls koaxial zu den ersten und zweiten Bauteilen 12, 14 angeordneten Ring 32. - Ähnlich wie in
Fig. 2 beschrieben weist auch gemäßFig. 3a das zweite Bauteil 14 ein Führungselement 24 auf. Dieses ist bei Drehung in Sperrrichtung S zur Mitnahme des freien Federschenkels 28 geeignet. Die Anschlagsflächen 20, 22 des ersten Bauteils 12 sind so ausgestaltet, dass sie einen Anschlag für den ersten Ringanschlag 34 und den zweiten Ringanschlag 36 bilden. Zwischen dem ersten Ringanschlag 34 und dem zweiten Ringanschlag 36 ist der Ring 32 unterbrochen und erlaubt dem freien Federschenkel 28 ein Durchragen des Ringumfangs um mit dem radial innenliegenden Führungselement 24 in Eingriff gebracht werden zu können (ähnlichFig. 2a ). - In
Fig. 3b ist eine Drehung des zweiten Bauteils 14 in Freilaufrichtung F relativ zum ersten Bauteil 12 dargestellt. Da der erste Ringanschlag 34 zwischen erster Anschlagsfläche 20 des ersten Bauteils 12 und dem freien Federschenkel 28 liegt, wird der drehbare Ring 32 in seiner Ausgangslage gegen die erste Anschlagsfläche 20 des ersten Bauteils 12 gedrückt. Bei einer Drehung des zweiten Bauteils 14 in Freilaufrichtung F verbleibt der freie Federschenkel 28 in horizontaler Richtung in dieser Position. Das Führungselement 24 ist in Freilaufrichtung F derart ausgestaltet, dass dieses die Drehung in diese Richtung nicht blockiert, sondern aufgrund seiner rampenförmigen Ausgestaltung die Verschiebung des freien Federschenkels 28 in axialer Richtung gegen die Federkraft F2 ermöglicht. Auf diese Weise ist eine weitgehend freie Drehung des zweiten Bauteils 14 in Freilaufrichtung möglich. -
Fig. 3c zeigt einen Zustand bei einer Drehung des zweiten Bauteils 14 in Sperrrichtung S gegenüber dem ersten Bauteil 12. Bei einer Drehung des zweiten Bauteils 14 wird wie vorab beschrieben der freie Federschenkel 28 vom Mitnahmeelement 24 gegen die Federkraft F2 mitgenommen. Der drehbare Ring 32 wird in diesem Fall ebenfalls in Sperrichtung S mitgedreht. Der Ring wird solange gedreht, bis der zweite Ringanschlag 36 an der zweiten Anschlagsfläche 22 des ersten Bauteils 12 anliegt. Bei Weiterdrehung des zweiten Bauteils 14 gegenüber dem ersten Bauteil 12 und somit auch gegenüber dem festliegenden Ring 32 wird der freie Federschenkel 28 durch das Führungselement 24 gegen die Federkraft F1 auf die Rampe des zweiten Ringanschlags solange geschoben bis der freie Federschenkel 28 über das Führungselement 24 hinweg gleitet und gegen den ersten Ringanschlag 34 drückt. Durch die Federkraft F2 wird der Ringanschlag 34 durch den freien Federschenkel 28 unter Drehung des Rings 32 wieder in seine Ausgangslage an der ersten Anschlagsfläche 20 des ersten Bauteils 12 zurückbewegt. Dies entspräche einer wie inFig. 3a dargestellten Ausgangssituation. - Auf diese Weise ist eine multifunktionale Federanbindung mit Überlastschutz und Freilauffunktion bereitgestellt, die auf universelle Weise die Anbindung unterschiedlichster Stellarmaturen ermöglicht.
-
- 10
- Kupplung
- 12
- Bauteil
- 14
- Bauteil
- 16
- federbelasteter Mitnehmer
- 18
- Führungsmittel
- 20
- Anschlagsfläche
- 22
- Anschlagsfläche
- 24
- Erhebung
- 26
- Überlastrampe
- 28
- freier Federschenkel
- 30
- Schenkelfeder
- 32
- Ring
- 34
- Ringanschlag
- 36
- Ringanschlag
- F
- Freilaufrichtung
- S
- Sperrrichtung
Claims (11)
- Kupplung (10) umfassend ein erstes Bauteil (12) und ein zweites Bauteil (14) und einen federbelasteten Mitnehmer (16), der federnd am ersten Bauteil (12) befestigt ist, ferner das zweite Bauteil (14) drehbar gegenüber dem ersten Bauteil (12) angeordnet ist, wobei das zweite Bauteil (14) in einer ersten Drehrichtung - Freilaufrichtung (F) - und einer dieser entgegengesetzten zweiten Drehrichtung -Sperrrichtung (S) - drehbar ist, ferner weist das zweite Bauteil (12) ein Führungsmittel (18) auf, das derart gestaltet ist, dass der federbelasteter Mitnehmer (16) bei Drehung des zweiten Bauteils (14) in Freilaufrichtung (F) nicht mit dem Führungsmittel (18) in Eingriff gelangt, hingegen bei Drehung des zweiten Bauteils (14) in Sperrrichtung (S) der federbelastete Mitnehmer (16) mit dem Führungsmittel (18) in Eingriff gelangt und so der federbelastete Mitnehmer (16) von dem Führungsmittel (18) in Sperrrichtung (S) gegen eine Federkraft mitgenommen wird, ferner das erste Bauteil (12) eine erste Anschlagsfläche (20) aufweist, an welcher der federbelastete Mitnehmer (16) in seiner Ausgangsposition - bei Drehung des zweiten Bauteils (14) in Freilaufrichtung (F) - anliegt und das erste Bauteil (12) ferner eine zweite Anschlagsfläche (22) aufweist, gegen welche der federbelastete Mitnehmer (16) bei Drehung in Sperrrichtung (S) durch das Führungsmittel (18) am zweiten Bauteil (14) geführt wird, wobei an der zweiten Anschlagsfläche (22) der federbelastete Mitnehmer (16) derart geführt wird, dass bei Drehung in Sperrrichtung (S) der durch das Führungsmittel (18) des zweiten Bauteils (14) geführte federbelastete Mitnehmer (16) gegen eine Federkraft der Eingriff des federbelasteten Mitnehmers (16) mit dem Führungsmittel (18) gelöst wird, wonach sich der federbelastete Mitnehmer (16) wieder in seine Ausgangslage an die erste Anschlagsfläche (20) zurückbewegt.
- Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (12) koaxial zum zweiten Bauteil (14) angeordnet ist, ferner als federbelasteter Mitnehmer (16) ein freier Federschenkel (28) einer Schenkelfeder (30) vorgesehen ist, wobei die Schenkelfeder (30) mit ihrem ersten Ende am ersten Bauteil (12) fixiert ist und mit ihrem freien Federschenkel (28) mit dem Führungsmittel (18) des zweiten Bauteils (14) in Eingriff gelangen kann.
- Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (14) ein Führungsmittel in Form einer Erhebung (24) in Richtung des ersten Bauteils (12) aufweist, welche in Freilaufrichtung (F) mit einer Flanke versehen ist, und in Sperrrichtung (S) steil abfällt, wobei der freie Schenkel (28) durch die Erhebung (24) bei Drehung des zweiten Bauteils (14) in Sperrrichtung (S) mitgenommen wird, ferner weist das erste Bauteil (12) an seiner zweiten Anschlagsfläche (22) eine Überlastrampe (26) auf, die derart gestaltet ist, dass bei Drehung des zweiten Bauteils (14) in Sperrrichtung (S) der freie Federschenkel (28) so weit in Richtung des ersten Bauteils (12) geschoben wird, bis der freie Federschenkel (28) über die Erhebung (24) hinweggleitet.
- Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastrampe (26) in Baueinheit mit dem zweiten Anschlag (22) des ersten Bauteils (12) ausgebildet ist.
- Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem Bauteil (12) und zweitem Bauteil (14) koaxial ein Ring (32) vorgesehen ist, der drehbar gegenüber dem ersten Bauteil (12) und zweiten Bauteil (14) geführt ist, wobei der Ring (32) einen ersten Ringanschlag (34) aufweist, der in Freilaufrichtung (F) eine erste Ringanschlagsfläche aufweist, die mit der ersten Anschlagsfläche (20) des ersten Bauteils (12) in Freilaufrichtung (F) in Kontakt bringbar ist, wobei der erste Ringanschlag (34) in einer Ausgangslage zwischen freiem Federschenkel (28) und dem ersten Anschlag (20) des ersten Bauteils (12) liegt
- Kupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem Bauteil (12) und zweitem Bauteil (14) ein Ring (32) vorgesehen ist, der drehbar gegenüber dem ersten und zweiten Bauteil (12, 14) geführt ist, wobei der Ring einen zweiten Ringanschlag (36) aufweist, der in Sperrrichtung ansteigend die Überlastrampe (26) bildet und im weiteren Verlauf eine Anschlagsfläche bildet, die in Kontakt mit der zweiten Anschlagsfläche (22) des ersten Bauteils (12) bringbar ist.
- Kupplung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zwischen erstem Bauteil (12) und zweitem Bauteil (14) ein Ring (32) vorgesehen ist, der drehbar gegenüber dem ersten Bauteil (12) und dem zweiten Bauteil (14) geführt ist, wobei der Ring (32) einen ersten Ringanschlag (34) aufweist, der in Freilaufrichtung (F) eine erste Ringanschlagsfläche aufweist, die mit der ersten Anschlagsfläche (20) des ersten Bauteils (12) in Freilaufrichtung (F) in Kontakt bringbar ist, wobei der erste Ringanschlag (34) in einer Ausgangslage zwischen dem freien Federschenkel (28) und dem ersten Ringanschlag (34) des ersten Bauteils (12) liegt, wobei der Ring (32) einen zweiten Ringanschlag (36) aufweist, der in Sperrrichtung (S) beabstandet zum ersten Ringanschlag (34) liegt und der zweite Ringanschlag (36) in Sperrrichtung (S) ansteigend die Überlastrampe (26) bildet und im weiteren Verlauf eine Anschlagsfläche (20) bildet, die in Kontakt mit der zweiten Anschlagsfläche (22) des ersten Bauteils (12) bringbar ist.
- Kupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkelfederachse koaxial zu erstem und zweitem Bauelement liegt.
- Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (12) teilweise zylinderförmig ausgebildet ist, wobei der zylinderförmige Teil den Kern der Schenkelfeder (30) durchragt.
- Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebung (24) des zweiten Bauteils (14) radial innen liegend zu den Anschlagsflächen (20,22) des ersten Bauteils (12) verläuft.
- Stellungsregler, wobei der Stellungsregler eine Kupplung nach einem der vogehenden Ansprüche umfasst, über welche der Stellungsregler mit einer Stellarmatur verbindbar ist.
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